Simulation and bonding of dopants in nanocrystalline diamond

Journal of Nanoscience and Nanotechnology

Volumn 5, Issue 9, 2005, Pages 1395-1407

  Barnard, A S ^a   Russo, S P ^b   Snook, I K ^b  

^a ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b RMIT UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

Diamond; Dopants; Impurities; Nanocrystalline films; Nanoparticles; Nanowires; Substitutional; Theory and simulation

Indexed keywords

DIAMOND NANOPARTICLES; NANOCRYSTALLINE FILMS; NANOWIRES;

BONDING; CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; COMPUTER SIMULATION; DIAMONDS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; OPTOELECTRONIC DEVICES; SUBSTITUTION REACTIONS;

DOPING (ADDITIVES);

DIAMOND; NANOMATERIAL;

ARTIFICIAL MEMBRANE; BINDING SITE; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; CONFORMATION; CRYSTALLIZATION; ELECTRICITY; ELECTROCHEMISTRY; INSTRUMENTATION; METHODOLOGY; PARTICLE SIZE; REVIEW; SEMICONDUCTOR; SURFACE PROPERTY; ULTRASTRUCTURE;

BINDING SITES; COMPUTER SIMULATION; CRYSTALLIZATION; DIAMOND; ELECTRIC WIRING; ELECTROCHEMISTRY; MEMBRANES, ARTIFICIAL; MODELS, CHEMICAL; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; NANOSTRUCTURES; PARTICLE SIZE; SEMICONDUCTORS; SURFACE PROPERTIES;

EID: 27744569289     PISSN: 15334880     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jnn.2005.306     Document Type: Review

References (75)

1. O. A. Shenderova, V. V. Zhirnov, and D. W. Brenner, Crit. Rev. Sol. State Mater. Sci. 27, 227 (2002).
2. R. Kalish, Carbon 37, 781 (1999).
3. T. V. Albu, A. B. Anderson, and J. C. Angus, J. Electrochem. Soc. 149, E143 (2002).
4. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, J. Chem. Phys. 117, 10725 (2003).
5. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, J. Phys. Chem. B 109, 11991 (2005).
6. M. Kaukonen, P. Sitch, G. Jungnickel, R. M. Nieminen, S. Pöykkö, D. Porezag, and Th. Frauenhiem, Phys. Rev. B 57, 9965 (1998).
7. J. P. Goss, R. Jones, and P. R. Briddon, Phys. Rev. B 65, 035203 (2002).
8. G. Sittas, H. Kanda, I. Kiflawi, and P. M. Spear, Diamond Relat. Mater. 5, 866 (1996).
9. W.-J. Wu and M.-H. Hon, Surf. Coat. Technol. 111, 134 (1999).
10. I. Kiflawi, G. Sittas, H. Kanda, and D. Fisher, Diamond Relat. Mater. 6, 146 (1997).
11. A. V. Simakin, E. N. Loubnin, G. A. Shafeev, and P. Doppelt, Appl. Surf. Sci. 73, 1 (2001).
12. G. Popovici, R. G. Wilson, T. Sung, M. A. Prelas, and S. Khasawinah, J. Appl. Phys. 70, 5103 (1995).
13. E. Gheeraert, S. Koizumi, T. Teraji, H. Kanda, and M. Nesladek, Phys. Stat. Sol. (a) 174, 39 (1999).
14. J. P. Goss, P. R. Briddon, R. Jones, and S. Öberg, J. Phys.: Condens. Matter 16, 4567 (2004).
15. G. Popovici, T. Sung, and M. A. Prelas, J. Chem. Vapour. Deposition 3, 115 (1994).
16. J. Chevallier, A. Lusson, D. Ballutaud, B. Theys, F. Jomard, A. Deneuville, M. Bernard, E. Gheeraert, and E. Bustarret, Diamond Relat. Mater. 10, 399 (2001).
17. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, Phil. Mag. B 83, 1163 (2003).
18. S. A. Kajihara, A. Antonelli, J. Bernholc, and R. Car, Phys. Rev. Lett. 66, 2010 (1991).
19. V. S. Vavilov, Physics Uspekhi 37, 407 (1994).
20. V. S. Vavilov, Physics Uspekhi 40, 15 (1997).
21. D. Saada, J. Adler, and R. Kalish, Appl. Phys. Lett. 77, 878 (2000).
22. E. Gheeraert, S. Koizumi, T. Teraji, H. Kanda, and M. Nesladek, Diamond Relat. Mater. 2, 948 (2000).
23. E. Gheeraert, N. Casanova, S. Koizumi, T. Teraji, and H. Kanda, Diamond Relat. Mater. 20, 444 (2001).
24. R. Kalish, Diamond Relat. Mater. 10, 1749 (2001).
25. J. F. Prins, Diamond Relat. Mater. 9, 1275 (2000).
26. M. Allon-Alaluf and N. Croitoru, Diamond Relat. Mater. 6, 555 (1997).
27. S. Sattel, J. Robertson, Z. Tass, M. Scheib, D. Wiescher, and H. Ehrhardt, Diamond Relat. Mater. 6, 255 (1997).
28. D. M. Gruen, Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 211 (1999).
29. S. S. Proffitt, S. J. Probert, M. D. Whitfield, J. S. Foord, and R. B. Jackman, Diamond Relat. Mater. 8, 768 (1999).
30. T. Shardaa, T. Sogab, T. Jimbob, and M. Umenoc, Diamond Relat. Mater. 10, 1592 (2001).
31. T. Sharda and T. Soga, J. Nanosci. Nanotech. 3, 521 (2003).
32. T. Wang, H. W. Xin, Z. M. Zhang, Y. B. Dai, and H. S. Shen, Diamond Relat. Mater. 13, 6 (2004).
33. J. E. Yater, A. Shih, J. E. Butler, and P. E. Pehrsson, J. Appl. Phys. 93, 3082 (2003).
34. G. W. Muna, N. Tasheva, and G. M. Swain, Env. Sci. Tech. 38, 3674 (2004).
35. Y. Show, M. A. Witek, P. Sonthalia, and G. M. Swain, Chem. Mater. 15, 879 (2003).
36. J. E. Yater, A. Shih, J. E. Butler, and P. E. Pehrsson, J. Appl. Phys. 96, 446 (2004).
37. J. Birrell, J. E. Gerbi, O. Auciello, J. M. Gibson, D. M. Gruen, and J. A. Carlisle, J. Appl. Phys. 93, 5606 (2003).
38. A. V. Karabutov, V. I. Konov, V. G. Pereverzev, I. I. Vlasov, E. V. Zavedeev, S. M. Pimenov, and E. N. Loubnin, J. Vac. Sci. Technol. B22, 1319 (2004).
39. G. D. Lian, E. C. Dickey, M. Ueno, and M. K. Sunkara, Diamond Relat. Mater. 11, 1890 (2002).
40. P. Keblinski, S. R. Phillpot, D. Wolf, and H. Gleiter, Nanostruct. Mater. 12, 339 (1999).
41. S. Park, D. Srivastava, and K. Cho, J. Nanosci. Nanotech. 1, 75 (2001).
42. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, V. G. Zakrewski, J. A. Montgomery, R. E. Stratmann, J. C. Burant, S. Dapprich, J. M. Millam, A. D. Daniels, K. N. Kudin, M. C. Strain, O. Farkas, J. Tomasi, V. Barone, M. Cossi, R. Cammi, B. Mennucci, C. Pomelli, C. Adamo, S. Clifford, J. Ochterski, G. A. Petersson, P. Y. Ayala, Q. Cui, K. Morokuma, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. Cioslowski, J. V. Ortiz, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. Gomperts, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, C. Gonzalez, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. G. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, J. L. Andres, M. Head-Gordon, E. S. Replogle, and J. A. Pople, Gaussian98, Revision A.l, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA (1998).
43. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, Phil. Mag. Lett. 83, 39 (2003);
44. Diamond Relat. Mater. 12, 1867 (2003);
45. Int. J. Mod. Phys. B 17, 3865 (2003).
46. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, J. Chem. Phys. 118, 5094 (2003);
47. Phys. Rev. B 68, 073406 (2003).
48. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, R558 (1993).
49. D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 41, 7892 (1990).
50. J. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13244 (1992).
51. K. Jackson, E. Kaxiras, and M. R. Pederson, Phys. Rev. Lett. 48, 17556 (1993).
52. T. Pilati and A. Forni, J. Appl. Cryst. 31, 503 (1998);
53. J. Appl. Cryst. 33, 417 (2000).
54. K. Jackson, E. Kaxiras, and M. R. Pederson, J. Phys. Chem. 98, 7805 (1994).
55. B. I. Dunlap, O. D. Haberlen, and N. Roesch, Chem. Phys. Lett. 200, 418 (1992).
56. Y. N. Makurina, A. A. Sofronov, A. I. Gusevb, and A. L. Ivanovsky, Chem. Phys. Lett. 270, 293 (2001).
57. M. R. Pederson and N. Laouini, Phys. Rev. B 48, 2733 (1993).
58. T. Guo, R. E. Smalley, and G. E. Scuseria, J. Chem. Phys. 99, 352 (1999).
59. T. Guo, M. D. Diener, Y. Chai, M. J. Alford, R. E. Haufler, S. M. McClure, T. Ohno, J. H. Weaver, G. E. Scuseria, and R. E. Smalley, Science 257, 1661 (1992).
60. O. D. Haberlen, N. Roesch, and B. I. Dunlap, J. Chem. Phys. 96, 9095 (1992).
61. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, Nano Lett. 3, 1323 (2003);
62. Surf. Sci. 538, 204 (2003);
63. J. Nanosci. Nanotech. 4, 142 (2004);
64. Phil Mag. 84, 899 (2004).
65. A. S. Barnard and I. K. Snook, J. Chem. Phys. 120, 3817 (2004).
66. A. S. Barnard, Rev. Adv. Mater. Sci. 6, 94 (2004).
67. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, Phil. Mag. 83, 2301 (2003).
68. A. S. Barnard, S. P. Russo, and I. K. Snook, Phil. Mag. 83, 2311 (2003).
69. A. Cox, M. E. Newton, and J. M. Baker, J. Phys.: Condens. Matter 6, 551 (1994).
70. J. C. Angus and C. Hayman, Science 241, 913 (1988).
71. P. Zapol, M. Sternberg, L. A. Curtiss, T. Frauenhiem, and D. M. Gruen, Phys. Rev. B 65, 045403 (2001).
72. D. Porezag, Th. Frauenheim, Th. Kohler, G. Seifert, and R. Kaschner, Phys. Rev. B 51, 947 (1995).
73. M. Elstner, D. Porezag, G. Jungnickel, J. Elsner, M. Haugk, Th. Frauenheim, S. Suhai, and G. Seifert, Phys. Rev. B 58, 7260 (1998).
74. Th. Frauenheim, G. Seifert, M. Elstner, Z. Hajnal, G. Jungnickel, D. Porezag, S. Suhai, and R. Scholz, Phys. Status Solidi (b) 217, 41 (2000).
75. M. Sternberg, D. A. Horner, P. C. Redfern, P. Zapol, and L. A. Curtiss. J. Comp. Theo. Nanosci. (2004), in press.